這里，通過二氧化碳與Na/K液態合金反應，直接合成了新型表面微孔石墨烯（SMG），它被證明是一種堅固的無金屬鋅-空電池（ZAB）陰極材料。基于SMG的ZAB（SMG-ZAB）在83 mA cm-2電流密度下，具有出色峰值功率密度（65 mW cm-2），其性能與市售的基于20％Pt/C陰極的ZAB相當，優于目前所報道的全固態ZAB。此外，該SMG-ZAB提供了前所未有的小充放電電壓間隙（0.25 V），還具有出色的耐久性。如此優異的性能可歸因于其缺陷，含氧表面官能團，以及的相互連接的獨特孔結構和表面微孔的共同存在。該研究工作提供了一種有前景的制備高效無金屬電極材料的途徑，即由CO2制備而來的無金屬表面微孔石墨烯電催化劑，應用于全固態鋅-空電池。
Figure 1. SMG的形態表征：（a）SEM圖像；（b）透射電鏡圖像;（c）HRTEM圖像；（d）SEAD模式；和（e–g）EDS圖片，以及C和O的對應元素圖。
Figure 2. SMG和rGO的XRD圖比較。
Figure 3. SMG的（a）C 1s和（b）O 1s的反卷積XPS光譜；（c）具有相應ID/IG比的拉曼光譜；和（d）N2吸附/解吸等溫線。
Figure 4. 固態ZAB中SMG，SMG-800，rGO，5％Pt/C和20％Pt/C的電化學特性。（a）鋅空氣電池；（b）充電/放電極化曲線，（c）相應的放電功率密度；（d）2 mA cm-2電流密度下的放電曲線；（e）鋅-空氣柔性電池的示范圖；（f）奈奎斯特圖和擬合曲線。
Figure 5.（a-b）不同電極在2 mA cm-2電流密度下的充電/放電曲線，（c）在不同脈沖周期時的奈奎斯特曲線圖和擬合圖；基于ID/IG堆棧的共焦拉曼成像，在脈沖周期之前（d）和之后（e）覆蓋20 X 30 mm2的SMG陰極。
該研究工作由上海交通大學胡云行課題組于2021年發表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Metal-free surface-microporous graphene electrocatalysts from CO2 for rechargeable allsolid-state zinc–air batteries。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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